基因工程的应用
1.在食品工业领域的应用
基因工程在食品工业中的应用主要包括改良食品原料品质与加工性能，改良食品工业用菌种酶制剂，改良果蔬采收后品质，增加其储运保鲜性能和食品检测等方面。
基因工程应用于植物食品原料品质的改造，如低还原糖含量马铃薯［2-5］，高直链淀粉玉米和马铃薯［6-9］、提高烘焙性能的麦谷蛋白和麦醇溶蛋白含量比改变的小麦［10-15］、低醇溶蛋白大麦［16-19］、高油酸油菜［20-23］、抗蚜虫小麦［24-27］、耐储运番茄［28-29］、高赖氨酸生菜［30］等，这些食品原料品质的改良，大大提高了其加工性能。2003 年我国台湾地区中兴大学科研所研究人员培育出含芝麻2S 清蛋白基因的转基因水稻—芝麻营养米，其蛋白质中的蛋氨酸含量提高了，更符合人体需要。基因工程在改良油料作物脂肪酸组成方面也发挥了重要作用，美国DuPont 公司导入硬脂酸-ACP 脱氢酶的反义基因，硬脂酸-COA 可使转基因作物中的饱和脂肪酸含量下降，不饱和脂肪酸含量增加，其中油酸含量可增加7倍。这种新型油具有良好的氧化稳定性，很适合用作煎炸油和烹调油。通过基因工程可提高油菜中α-生育酚含量，提高油料作物油脂中抗氧化剂的含量，改变脂肪酸链长度（UCFatB1 基因）。科学家还利用基因工程技术向油料作物中导入新的不饱和脂肪酸，如6-脱饱和酶基因导入油料作物产生γ-亚麻酸和花生四烯酸。降低油脂中的有害成分，如降低棉酚、芥子酸的含量等。
基因工程酶制剂含蛋白酶（用于乳酪生产、啤酒去浊、浓缩鱼胨、制酱油）、淀粉酶（麦芽糖生产、醇生产等）、脂肪酶（鱼片脱脂、毛皮脱脂等）、糖化酶（酶法制糖）和植酸酶等酶（将饲料中的植酸盐降解成无机磷类物质）、果胶酶（用于葡萄酒和果汁的澄清及减少其黏度）、纤维素和半纤维素酶（乙醇生产，植物油抽提物澄清和将纤维素转化为糖）的生产。基因工程运用于食品工业中菌株的改造最典型的是酱油酿造菌（羧肽酶和碱性蛋白酶）增加酱油中氨基酸含量，和啤酒酵母（α-乙酰乳酸脱羧酶）用于降低啤酒中的双乙酰。
基因工程在果蔬食品的储运保鲜性能改良方面最成功的案例为反义RNA 技术抑制ACC 氧化酶的转基因番茄，转基因番茄中99.5%的乙烯合成被抑制，同时叶绿素降解和番茄红素合成也被抑制，果实不能自然成熟，在人工喷洒乙烯后成熟［31］，该研究为应用基因工程技术生产耐储运果蔬打开了崭新的篇章，随后扩大到梨［32-33］、香蕉［34］、甜瓜［35-36］、樱桃［37］、猕猴桃［38］、青花菜［39］等耐贮运果蔬的研发。其他与乙烯合成相关的酶还有ACC 还原酶、ACC 脱氨酶。PG 基因即多聚半乳糖醛缩酶基因编码蛋白具有降解细胞间果胶质量的作用，对果实软化有很大影响，反义抑制PG 基因表达的转基因桃，具有抗裂果、抗机械损伤，不易感染的优点［40-41］。
2.在化学工业领域的应用
基因工程在化学工业领域的应用可分为传统化学工业中有机物发酵菌中的改造和生产石油酒精等替代品两方面。
丁醇是理想的石油替代燃料，基因工程菌生产丁醇的研究一直是行业热点。Mermelstein 等于1993 年首次通过基因改造丙酮丁醇梭状芽孢杆菌菌株提高了菌株丁醇产量。其后，研究者在通过构建大肠杆菌、酿酒酵母、乳酸杆菌表达系统来表达丁醇代谢途径基因来生产丁醇。周鹏鹏构建了产丁醇基因工程大肠杆菌，通过敲除代谢副产物产生途径的基因，使丁醇产量最高达154.5mg/L［42］。在乙醇的生产中，科研人员致力于构建能代谢五碳糖和六碳糖的高效产乙醇的基因重组菌。利用基因工程技术将大肠杆菌、酿酒酵母和毕赤酵母等菌株表达系统进行改造，获得了能够将木糖和葡萄糖混合物发酵产生乙醇的重组菌株。
3.在环境保护等领域的应用(https://www.daowen.com)
基因工程在环境保护领域方面的应用包括降解污染物基因工程、抗除草剂抗虫抗病植物基因工程和肥料高效利用基因工程等内容。
通过已分离到的降解性质粒或者将降解工业污染物的基因转移到微生物菌中，用这些微生物降解环境中的污染物，从而达到环保的目的。如马里兰大学的Coppella 博士将水解酶基因opd转化到strepomyces lividans 中，转化菌株能稳定水解硫磷，此菌发酵液可用于农药厂废水处理中。
通过基因工程技术将抗除草剂基因（bar、cp4-epsp 等）、抗病基因（杀虫结晶蛋白基因icp、蛋白酶抑制剂基因pi、病毒外壳蛋白基因cp 等）导入作物，使转基因作物具有抗除草剂、抗病和抗虫特性，从而减少了大田中除草剂和农药的施用，保护了环境。几丁质酶基因和β-1,3-葡聚糖酶基因是基因工程中用得较多的抗真菌基因，据报道，导入几丁质酶基因和β-1,3-葡聚糖酶基因的油菜对立枯丝核菌的抗性增强。导入这两个基因的烟草对白粉病和枯萎病表现出明显的抗性。
4.基因工程在医药领域的应用
基因工程技术在医药领域的应用包括药物研发生产、基因诊断、基因治疗和转基因动物器官移植四个方面。
研发生产新药以及对传统药物进行改造是基因工程技术最重要的应用领域。基因工程技术解决了传统的药物材料来源困难或制造技术存在的问题，研发生产的新药主要包括三类，即生理活性物质、抗体、疫苗。利用基因工程技术生产的生理活性物质有胰岛素、重组人生长激素、重组人促卵泡激素、干扰素、集落刺激因子、白细胞介素、肿瘤坏死因子、趋化因子、转化生长因子β、重组链激酶及重组组织型纤维酶原激活剂等。基因工程抗体又称重组抗体，是继多克隆抗体和单克隆抗体之后的第三代抗体，主要包括人源化抗体（嵌合抗体、CDR 移植抗体）、小分子抗体（单链抗体、双特异性单克隆抗体、二硫键稳定抗体）和某些特殊类型的抗体（双功能抗体、抗原化抗体、内抗体、抗体酶）。基因工程疫苗包括基因工程亚单位疫苗、基因工程载体疫苗、核酸疫苗、基因缺失或突变疫苗。
基因诊断是利用基因工程技术从DNA 水平检测人类遗传性疾病的基因缺陷或检测特定基因存在与否、结构变异和表达状态的过程，从而对疾病做出诊断。基因诊断可以辅助遗传病的临床诊断，进行疾病易感性及患病风险预测，疗效评价及用药指导等，尤其是出生缺陷的产前诊断、植入前遗传诊断、遗传筛查方面和通过检测癌基因及抑癌基因进行肿瘤的预测性诊断方面，具有重要意义。基因诊断分为直接诊断和间接诊断，应用范围包括检测病原微生物的侵入，如肝炎、艾滋病、支原体、细菌、寄生虫等，诊断先天遗传性疾患、产前诊断，检测后天基因突变引起的疾病和亲子鉴定、个体识别等。
基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病的目的的生物医学新技术。基因治疗的靶细胞分为体细胞和生殖细胞两大类。目前开展的基因治疗只限于体细胞。基因治疗目前主要是治疗那些对人类健康威胁严重的疾病，包括遗传病（如血友病、囊性纤维病、家庭性高胆固醇血症等）、恶性肿瘤、心血管疾病、感染性疾病（如艾滋病、类风湿等）等。从长远来看，基因治疗这一技术将会推动医学革命，有望在肿瘤、艾滋病和遗传病的治疗方面取得成功。